Электрогидравлические приводы ( EHA ) заменяют гидравлические системы автономными приводами, работающими исключительно от электроэнергии . EHA устраняют необходимость в отдельных гидравлических насосах и трубках, поскольку они включают в себя собственный насос, [1] упрощая архитектуру системы и повышая безопасность и надежность. Первоначально эта технология была разработана для аэрокосмической промышленности, но с тех пор распространилась на многие другие отрасли, где обычно используется гидравлическая энергия.
Первоначально самолеты управлялись небольшими аэродинамическими поверхностями, приводимыми в действие тросами, прикрепленными к рычагам, которые усиливали действия пилота, используя механическое преимущество . По мере того как самолет увеличивался в размерах и характеристиках, аэродинамические силы на этих поверхностях росли до такой степени, что пилот больше не мог вручную управлять ими в широком диапазоне скоростей - оставалось управление с достаточным преимуществом для управления самолетом на высокой скорости. самолет со значительным переуправлением на меньших скоростях при уменьшении аэродинамических сил. Этими проблемами страдали многие самолеты на ранних этапах Второй мировой войны , в частности Mitsubishi Zero и P-38 Lightning . [ нужна цитата ]
Начиная с 1940-х годов для решения этих проблем была внедрена гидравлика. В ранних версиях гидравлические насосы, прикрепленные к двигателям, подавали масло под высоким давлением через трубки к различным рулевым поверхностям. Здесь к оригинальным кабелям управления были прикреплены небольшие клапаны, контролирующие поток масла в соответствующий привод, подключенный к поверхности управления. Одной из первых систем гидравлического наддува были установлены на элероны на поздних моделях P-38L, что устраняло необходимость использования огромной человеческой силы для достижения более высокой скорости крена. [2]
Системы развивались, заменяя механические связи с клапанами электрическим управлением, создавая конструкцию « по проводам », [3] и в последнее время оптические сетевые системы, называемые « полет по свету ». Для всех этих систем требуются три отдельных компонента: система гидравлического питания, клапаны и связанная с ними сеть управления, а также приводы. Поскольку любая из этих систем может выйти из строя и вывести самолет из строя, необходимо резервирование, которое значительно увеличивает сложность системы. Кроме того, поддержание давления гидравлического масла приводит к постоянному расходу энергии.
Некоторые из первых применений были на бомбардировщике Avro Vulcan и авиалайнере Vickers VC10 , известных как Powered Flight Control Units. [4] [5] [6]
Первичной разработкой, которая привела к возможности EHA , стал обычный двигатель с прецизионным управлением и обратной связью, или мощный шаговый двигатель . [7] Шаговые двигатели спроектированы так, чтобы перемещаться под фиксированным углом при каждом импульсе тока и делать это многократно с чрезвычайной точностью. Оба типа моторных приводов используются уже много лет, например , для привода в действие элементов управления на установках управления движением и станках с числовым программным управлением .
В EHA версии этих двигателей высокой мощности используются для привода реверсивного насоса, который привязан к гидравлическому цилиндру. Насос создает давление в рабочей жидкости, обычно гидравлическом масле, непосредственно повышая давление в цилиндре и заставляя его двигаться. Вся система, состоящая из насоса, цилиндра и резервуара с гидравлической жидкостью, собрана в единый автономный блок.
Вместо того, чтобы энергия, необходимая для перемещения органов управления, подавалась от внешнего гидравлического источника, она подается по обычной электрической проводке, хотя и по проводке большего размера, чем та, которая используется в электродистанционной системе. Скорость движения контролируется за счет использования импульсно-кодовой модуляции . Результатом является система «электрического питания», в которой и управление, и энергия передаются по одному набору проводов. [8]
Таким образом, резервирование может быть обеспечено за счет использования двух таких блоков на каждую поверхность и двух комплектов электрических проводов. Это намного проще, чем соответствующие системы, использующие внешнее гидравлическое питание. Кроме того, EHA имеет то преимущество, что он потребляет энергию только во время движения, а давление поддерживается внутри, когда двигатель останавливается. Это может снизить энергопотребление самолета за счет устранения постоянной нагрузки гидравлических насосов. EHA также уменьшают вес, обеспечивают лучшую оптимизацию за счет уменьшения внутренней прокладки трубопроводов и снижения общего веса системы управления. [9]